开关电源实战（一）宽范围DC降压模块MP4560

发表于 2025-11-1 00:36:20

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系列文章目次

MP4560

3.8V 至 55V 的宽输入范围可满足各种降压应用
MOSFET只有250mΩ
输出可调0.8V-52V

SW：必要低VF肖特基二极管接地，而且要靠近引脚，高压侧开关的输出。
EN：输入使能，拉低到阈值以下关闭芯片，拉高或浮空启动
COMP：Compensation，GM毛病放大器输出，控制环路的频率赔偿
FB：毛病放大器输入，毗连在输出和接地之间的外部电阻分压器，与内部 +0.8V 基准电压举行比力，调解电压
GND：靠近输出电容毗连，外露焊盘毗连至 GND 平面，以得到最佳散热性能。
FREQ：开关频率步调输入，将一个电阻从该引脚毗连到地，以设置开关频率，最高2MHz
VIN：输入电源，同时给BS稳压器和高压开关供电，在该引脚附近放置对地去耦电容，减小开关尖峰。
BST：Bootstrap，高压侧MOSFTE的正电源
使反馈线阔别电感器和噪声大的电源线。

频率可编程、非同步、降压型开关稳压器、非同步降压型开关稳压器
EN、热关断、输入电压太低都能关闭芯片
MP4560的可编程振荡器由外部电阻决定

以是可以看到输出电压和反馈有关，R2如果是10KΩ，VFB是0.8V，就能倒推R1根据所需输出电压。

电感为外部输出负载提供恒定电流，越大电感纹波越小，但是尺寸、等效电阻都会变大，饱和电流变低
电感的峰峰值纹波电流约为最大开关电源电流的30%，电感的额定电流也要选大的

∆IL 是电感电流纹波的峰峰值

肖特基二极管选择时，要选最大反向电压大于输入电压的，电流也是

电容选的是低ESR的陶瓷电容器，电容的输入电压纹波可以：

确定较高开关频率下的输入/输出纹波电压。因此，高频陶瓷电容被剧烈保举作为高频工作的输入去耦电容和输出滤波电容。
当装备切换频率较高时，布局变得更加告急。必须将输入去耦电容器，捕获二极管和MP4560 （VIN引脚，SW引脚和PGND）尽大概靠近，走线非常短且相当宽。这有助于大大镌汰SW节点上的电压尖峰，并低落EMI噪声水平。
只管使反馈走线阔别电感和有噪声的电源走线。在与电感器相对的PCB一侧运行反馈走线通常是一个好主意，并使用接地平面将两者分开。赔偿元件应放置在MP4560附近。不要将赔偿元件放置在高dv/dt SW节点附近或下方，也不要放置在高di/dt电源环路内。如果必须如许做，必须有符合的接地面来隔离它们。在高开关频率下，开关消耗预计会增长。为了资助改善热传导，可以在袒露的衬垫下方创建热孔网格。发起它们小一些（15mil的孔径），如许在电镀过程中孔根本上被填满，从而有助于传导到另一边。
在一个地域内，几个如许的热通孔的间距（中央之间的间隔）
过大的孔会在回流焊接过程中造成 “灯芯效应 ”标题。

PCB布局指南PCB布局对实现稳固运行非常告急。
1)保持开关电流路径短，只管镌汰输入帽、高侧MOSFET和外置开关二极管形成的环路面积。
2)旁路陶瓷电容器发起放置在VIN引脚附近。
3)确保全部反馈毗连都是短而直接的。将反馈电阻和赔偿元件尽大概靠近芯片。
4)SW阔别敏感的模仿地域，如FB。
5)将IN， SW，特别是GND分别毗连到一个大的铜区来冷却芯片，以进步散热性能和恒久可靠性。
手册里说的FB反馈回路不要过电感和电源这些大噪声的，要留意

这里没走好，FB的反馈先刚好走了电感下面，纵然反面铺铜了，二层板效果应该也不怎么样

别的一个3V3的绕已往了，之后板子返来看看能不能测出来，大概电压有不稳固的征象，如果有噪声的话

实行测试

刚开始焊接测试的时间，发现输入电容4.7uf没有焊接的时间，输出都不能带载，带载输出直接没有了，之后焊上，才可以接电阻啥的测试
下面实行是在BST没有焊接100nf电容情况下
电压宽范围输入，导致的一个标题就是输出电压不敷稳固，发现差别输入电压下，输出3.3V的电压有0.1V左右的颠簸
接入水泥电阻测试发现，在33欧姆以下，纹波还看着可以

但接上22欧姆的电阻，电压波形应该说是不对了，而且出现啸叫的情况，这里电压掉了一段，岂非是开关频率不对了？导致电感电流变革较大？是谁人BST引脚的电容标题吗？

电路板完全焊接了

在DC-DC开关电源中，Bootstrap（自举电路）与SW（开关节点）之间添加旁路电容（通常称为自举电容或BST电容），其焦点作用是为高侧功率MOSFET（上管）提供充足的栅极驱动电压，确保其可靠导通。

再次测试，发现焊接上BST的电容后，上面的标题消散了，接上2欧姆的电阻也能正常跑起来
就是纹波大了一些，这个几百mv的纹波不知道正不正常，是DCDC的特性吗？看看手册再

把2欧姆电阻接到5V的电压上，也能跑，但是不稳固，电感和芯片非常发热
重新丈量

网上看了看怎么测，一样平常是直接测的输出两端，大概输出的滤波电容，我测的电阻两端，大概接线也有干扰
接上示波器的接地金环重新测了一下，把示波器横轴的量程缩小
这是3.3V接2欧姆电阻的

这是空载，接33欧姆的也差不多

这是手册给的纹波，大电流下还是有点区别

低电压输入测试

芯片中有一段：自举电容由内部专用的自举稳压器充电并稳压至约5V。当BST和SW节点之间的电压低于其稳压值时，毗连VIN到BST的PMOS传输晶体管导通。充电电流路径是从VIN，BST然后到SW。外部电路应提供充足的电压裕量以便于充电。
当输入小于5V的时间，从外部5V接一个二极管到BST。
测试时间发现，焊接上D4，在5V-3.3V的时间，输出都能到3.3V，但不焊接的时间，3.8V以下输出电压就不对了
不敷3V的压差，似乎不太行，输出稳压不住，实测的时间发现，1A电流的时间，4.2V的输入也稳不住压，示波器看可以发现电压在不绝0-3.3的抖动，似乎到5V左右就稳固了

反馈电阻的阻值选的比力大，是为了只管减小上面斲丧的能量
电感啸叫

参考:电感啸叫缘故原由与应对步调
DCDC中，电感啸叫大多是器件参数选择不公道
啸叫原理：
周期性电流颠末电感线圈产生交变磁场，该电感线圈在交变磁场作用下产生振动而发作声音，这种周期频率如果是人耳听觉范围内，则会产生啸叫。
人耳的听觉频率范围是20 ~ 20KHz，DCDC的开关频率一样平常在100k ~ 1MHz之间。
由于负载不稳固、轻载过载大概感值容值不符合等因素，开关电源自我调治，差别芯片有差别处置处罚方式：有的低落频率，有的周期性丢脉冲即表现为间歇工作；导致电感的phase不稳固，输出开关电流的频率落入音频范围，大概周期性方波群的周期频率落入音频范围，形成啸叫。
电感啸叫缘故原由

轻载导致DCDC降频

PWM方式特点在于平常工作中服从很高大于80%，但是待机等轻载模式下，由于开关消耗与频率成正比，以是服从会严峻低落。为了改善该标题，在轻载情况下使用主动将PWM方式更换为PFM(脉冲调频)方式的DC-DC转换器。
（开关消耗：开关管工作状态有两种:断开状态和导通状态。现实上开关器件开关时总有一个过渡状态,这一阶段电阻阻值会比力大，以是有消耗）

PFM方式是共同负荷减轻，在固定ON时间的情况下，对开关频率举行控制的方式。低落频率可以实现能量转换高效化，但低掉队的频率将会进入人耳可听的约20~20kHz的范围，此时功率电感器将会发生啸叫。（这个改变off的时间黑白，频率也发生了变革，）

接纳PFM模式时，轻载会使频率降落，导致人听到啸叫，着实正常情况下电感都是振动的，只是人听不到罢了
过载导致DCDC间歇工作

DCDC内部限流掩护电路，当检测到负载电流过大，会立刻调解开关占空比，大概克制开关工作，直到检测到负载电流在标准范围内，再重新启动开关工作；如果这个从克制到启动的周期恰恰是K级频率，容易产生啸叫被人耳听到。
节能导致DCDC间歇工作

出于节能等目标，移动装备液晶表现器背光主动调光功能等引进了DC-DC转换器间歇工作。电感上会有间歇性电流流过
调解思绪

DCDC功率与负载是否匹配
DCDC是否具有节能模式，节能模式一样平常分为DCM（Discontinuous Conduction Mode)非连续导通模式和CCM（Continuous Conduction Mode)连续导通模式。
盘算感值和容值参数是否符合，电路是否与模式匹配；
电容啸叫缘故原由

高介电常数的陶瓷电容用具有给电介质施加电压时，电介质变形(失真)的特性。这是压电效应的相反征象，被称为“逆压电效应偶然也将具有这种特性表达为“压电性"或“逆压电性”。如果施加的是DC电压，则仅产生相应的失真,而如果是有振幅的电压，则使MLCC周期性地变形并引起PCB板振动。
办理方法

让啸叫完全消散是相当难的，可接纳改善到容许范围内的方法。
使用了逆压电效应很低、变形较小的电介质质料的MLCC。低介电常数质料的失真更低。比方，有LD(Low Distortion)系列等可低落啸叫的产物群。
PCB板方面的改善。比方，对于同一电源线，如图所示，两面安装雷同的MLCC。两个MLCC的振动相反相互抵消，振动被缓解。

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